实验七 万用电表的使用

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1、《大学物理实验指导（电磁学部分）》实验七万用电表的使用[目的]1.了解万用电表的基本原理及设计方法；2.学会万用电表的使用。[仪器和用具]1.万用电表(MF-50型)；2.直流稳定电源(MCH-305D-Ⅱ型0-30V、0-5A)；3.单相自耦调压器(500VA0－250V)；4.实验电阻板（3.0KΩ、15KΩ、47KΩ、56Ω、0.62KΩ、1.5KΩ0.25W各1个）；5.电学暗盒（内装有47μF电解电容1个、0.22μF普通电容器1个、；6.3V稳压二极管1个、1N4007硅二极管1个、47KΩ电阻器1个）6.单刀开关；[原理]一、万用电表的基本结构

2、万用电表是实验室常用的一种仪表，可用来测量交直流电压、电流以及电阻等，还可用于检查元器件以及电路，排除电路故障。万用电表主要由灵敏度较高的磁电系微安表（简称表头）和由转换开关控制的测量电路及保护电路组成。它实际上是根据电表改装的原理，将一个表头分别通过转换开关连接各种测量电路而改成多量程的电流表、电压表及欧姆表的。是既能测量直流电流、电压也能测量交流电压的复合表。各个测量档共用一个表头,表头面盘上有相应于测量各种量的几条标度尺,标度尺按表的功能有各种不同的刻度,以指示相应值。对于某一测量的内容,一般分成几个大小不同的几档(例如MF50型万用表,其电阻档有×1

3、、×10、×100、×1K、×10K五档，电流有100µΑ、2.5mΑ、25mΑ、250mΑ、2.5Α五档，直流电压有五档，交流电压亦有四档)。除了电阻档标注的是倍率外，各档标注的均为该挡的量程值。使用标度尺读数时，应注意不同的测量量不同的量程适用于不同的标尺。例如：MF50型万用表，电阻档应使用由上往下数的第一条标尺，交流10V档应使用第三条标尺，其余的电流、电压量程均看第二条标尺。二、万用电表的主要测量电路1.直流电流、电压档万用表直流电流档一般采用如图2－1的闭路抽头式电路。为了计算方便，通常在表头支路串入一个可调电阻R0并取RA+R0=Rm为整数值。

4、则，被改装表的内阻应为Rm。由实验一可知，各电流档的总分流电阻RSi及各抽头电阻Ri按下列公式计算：式中，RS为与表头支路并联的总电阻值。直流电流设计方法根据表头的外临界电阻值R外临，按环形回路总电阻值略大于表头的外临界电阻值R外临的原则确定表头支路并联的总电阻值RS。即取略大于R外临。（关于电流表的外临界电阻值R外临８值详见杨述编《普通物理实验（电磁学部分）》“灵敏电流计特性的研究”实验.）按式（2－1）先求出回路电压U0然后逐档计算抽头电阻。并按下式求出改装以后的最小满程电流值Imin。(2-2)万用表直流电压档一般采用如图2－2的共用分压电阻式电路形式

5、。（即前档的分压电阻与后档共用的形式。）但是，其时改装电路是用扩程后的电流表作为被改装的表头（我们称其为电压档的等效表头），然后串联分压电阻构成。设，电压档等效表头的满程电流值为IV0,其内阻为RV0。则各分压电阻Ri的数值为（2－3）直流电压档设计方法设直流电压档的每伏欧姆数为。则先按的原则确定出直流电压档的每伏欧姆数（应取整数值），再根据求出电压档所需的满程电流值IV0，然后在电流档中设计出一量程为IV0的电流档，作为电压表的等效表头，按求出该等效表头的内阻RV0。再按式（2－3）计算出各电压档的分压电阻。2.交流电压档如图2－3所示，交流电压档基本原理

6、是先将交流电压经分压电阻RN分压，再经二极管整流器整流后输入等效表头测量。图中D1为整流管，D2是为保护D1而设计的。当输入整流管的交流电为正半周时，二极管D1被加上正向电压而导通，输入的电流通过D1流经表头测量，表头指示出交流电压的有效值。而当输入整流管的交流电为负半周时，D1的正极性端为低电位，负极性端为高电位，D1被加上反向电压而处于截止状态，测量电路中无电流。其时，从万用表ab输入端输入的被测电压将全部降落在D1的两端，若被测电压幅值较大，将可能击穿整流管D1，导致表头损坏。串入二极管D2后，当输入整流管D1的交流电为负半周而使D1截止时，D2的负极

7、性端为低电位，而其正极性端为高电位，D2被加上正向电压而导通，输入的被测电压通过D2降落在分压电阻上，使D1两端的压降极小，从而保护了D1管不被击穿。图2－3中表头两端并联的两个二极管D3、D4８是为了保护表头而设计的。当万用表使用不慎而选错档位使得表头过载时，二极管D3或D4将得到足够的正向压降而导通。D3或D4导通后，大部分的电流将流经导通的二极管而分流掉，从而保证了表头不过载，确保其安全。而当万用表正确使用时，表头两端的最大压降I0RA小于二极管的导通电压值，二极管D3或D4处于截止状态，其电阻数值相对于表头内阻为无穷大，故流进表头支路的电流全部流经表

8、头测量，不影响测量结果。设计方法设，交流电压档的每伏